人教版 (2019)选择性必修 第一册5 多普勒效应优秀ppt课件

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仔细听,注意除音量大小以外的变化
现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低。（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．
即：当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应.
1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了上面描述的现象。
思考：为什么会出现这样的现象？
单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。
单位时间内观察者数得的人数变多。
单位时间内观察者数得的人数变少。
设波源频率为f, 观察者接收到的频率为fˊ。
1.当波源和观察者相对静止时
2.波源和观察者之间有相对运动时 (1)观察者朝波源运动时
(2)观察者远离波源运动时
3.观察者不动 (1)波源向着观察者运动时
(2)波源远离观察者运动时
情境探究1 ：两列高速列车在同一轨道上，列车 A 和列车 B均静止，列车 A发出一鸣笛声，若持续时间为t=2s，空气中的声速为v=340 m/s，则列车B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为多少?
【解析】 声音的传播速度取决于介质，鸣笛声持续2s的时间，则在空气中声音传播的总长度为s=vt=340m/s×2s=680 m声音完全经过列车 B上的乘客所需的时间即为列车 B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为
情境探究2 ：两列高速列车在同一轨道上，列车B静止，列车A以v2=85 m/s的速度驶向列车B，列车 A 发出一鸣笛声，若持续时间为t=2s，空气中的声速为v1=340 m/s，则列车B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为多少?
【解析】 鸣笛声持续 2s的时间内，声波最前端向右运动的路程为s1=v1t=680 m 列车 A 相对列车 B运动的路程为s2=v2t=85 m/s×2 s=170 m 则在空气中声音的总长度为s=s1-s2=680 m-170 m=510 m声音完全经过列车 B上的乘客所需的时间即为列车 B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为
情境探究3 ：两列高速列车在同一轨道上，列车 B静止，列车A以v2=85 m/s的速度驶离 B车，列车 A 发出一鸣笛声，持续时间为t=2s，空气中的声速为v=340 m/s，则列车B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为多少?
【解析】 声音的传播速度取决于介质，鸣笛声持续2s的时间，声音最前端向右运动的路程为s1=v1t=680 m 列车 A 相对列车 B运动的路程为s2=v2t=85 m/s×2 s=170 m 则在空气中声音的总长度为s=s1+s2=680 m+170 m=850 m声音完全经过列车 B上的乘客所需的时间即为列车 B上的乘客听到鸣笛声持续的时间为
1.时间t=t'时，乘客和声源相对静止。声源发出的声音与乘客听到的声音完全相同，声音没有被拉长也没有被压缩，也就是声音的频率也完全相同。2.时间tt'时，乘客和声源在逐渐靠近。乘客听到的声音相当于被压缩了，相同的振动次数用了更短的时间，振动变快了，频率升高了。
总之，当波源与观察者有相对运动时：(1)如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；(2)如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
1.用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率
2.临床上应用多普勒效应:彩色多普勒超声诊断系统
4.军事应用脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪等
采用脉冲多普勒工作模式
军事应用: 脉冲多普勒雷达
天眼利用多普勒效应观察其他星系
2.波源不动，观察者以速度u相对介质运动。
1.观察者与波源都静止,波速为v0:
a.观察者朝向波源运动
b.观察者远离波源运动
观察者运动时感受到的波速发生变化。
三、多普勒效应的应用拓展
3.波源运动,使观察者感受到的波长发生变化。
思考1:若波源运动的速度等于波传播的速度会怎么样？
波源速度趋于波速,所有波面在一点相切,接收频率趋于无穷大。
思考2:若波源运动的速度大于波传播的速度会怎么样？
当波源在介质中的运动速度大于波在介质中的传播速度时，这时波源（物体）本身的运动会激起介质的扰动，激起另一种波，此时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以运动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的运动速度vs小，所以就会形成如下图的V形锥面波，这种波叫做击波。击波的包络面成圆锥状，并称之为马赫锥。
突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆 。
当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应.
当波源与观察者有相对运动时：(1)如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；(2)如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
测量其它星系向着还是远离地球运动的速率、彩色多普勒超声诊断系统、雷达测速仪、多谱勒导航仪等
【典例1】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应(　　)A.远去的汽车声音越来越小B.炮弹迎面飞来,声音刺耳C.火车向你驶来时,音调变高;驶离你而去时, 音调变低D.大风中, 远处人的说话声时强时弱
【典例2】（多选）下列哪些现象属于多普勒效应(　　)A．利用地球上接收到的遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波频率发生的变化，就能知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声就能判断飞行的炮弹是接近还是远去
【典例3】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(　　)A．高于100 km/h　　B．低于100 km/hC．等于100 km/h D．无法确定
【典例4】超声波是一种频率高于20000Hz的声波，波长很短，广泛应用于生活与生产实践．关于超声波及应用，下列说法中正确的是（　　）A．在同种介质中，超声波的速度大于次声波的速度B．超声波的频率越高衍射本领越强C．高速公路上的测速仪发出超声波波长大于所接收波的波长，说明此时车正在靠近测速仪D．“彩超”检查身体时，超声波迎着血液流动方向发射，仪器接收到的反射回波的频率低于其发射的超声波的频率
【典例5】单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（　　）A．B．C．D．f1时而大于f0时而小于f0，
【典例6】如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车b反射后，又被a接收到。则（　　）A．a接收到b的反射波频率等于f0B．a的发射波与b的反射波相遇会发生干涉C．反射波在空气中的传播速度与b运动速度有关D．a根据接收到的反射波的频率可确定b的速度
【典例7】（多选）如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是（　　）A．小女孩从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低
【典例8】（多选）如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。下列说法正确的是（　　）A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5HzB．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5HzC．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/sD．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s